JP2009501691A - Method for recovering high purity carbon dioxide from a gas source comprising a nitrogen compound - Google Patents
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Abstract
本発明は、実質的に窒素酸化物を含まない高純度二酸化炭素を回収する方法を記載する。本発明は、該高純度二酸化炭素を回収するための、吸収カラム、フラッシュカラム、ストリッパーカラム、および精製装置を備えてなるプラントも開示する。 The present invention describes a method for recovering high purity carbon dioxide that is substantially free of nitrogen oxides. The present invention also discloses a plant comprising an absorption column, a flash column, a stripper column, and a purification device for recovering the high purity carbon dioxide.
Description
本発明は、ガス源から高純度二酸化炭素を回収する方法およびその使用に関する。より詳しくは、本発明は、実質的に窒素酸化物を含まない高純度二酸化炭素の製造に関する。本発明は、ガスから高純度二酸化炭素を回収するためのプラントにも関する。 The present invention relates to a method for recovering high purity carbon dioxide from a gas source and its use. More particularly, the present invention relates to the production of high purity carbon dioxide that is substantially free of nitrogen oxides. The invention also relates to a plant for recovering high purity carbon dioxide from a gas.
二酸化炭素は、大気中に存在する良く知られたガスである。二酸化炭素は、発酵過程、石灰石か焼、ならびに炭素および炭素化合物のあらゆる形態の燃焼過程により、大量に大気中に放出される。この数十年、温室効果による将来の気候変化に起因する環境問題のために、二酸化炭素の放出に対する関心が高まっている。そのため、燃焼ガスから二酸化炭素を除去する方法を開発するために、広範囲な研究が多年にわたって行われてきた。もし可能なら、その後の二酸化炭素の回収により、これらの方法が経済的に実現可能となるであろう。 Carbon dioxide is a well-known gas that exists in the atmosphere. Carbon dioxide is released into the atmosphere in large quantities by fermentation processes, limestone calcination, and combustion processes of all forms of carbon and carbon compounds. In recent decades, interest in carbon dioxide emissions has increased due to environmental problems resulting from future climate change due to the greenhouse effect. As such, extensive research has been conducted over the years to develop methods for removing carbon dioxide from combustion gases. If possible, subsequent carbon dioxide capture would make these methods economically feasible.
ガス源から二酸化炭素を回収するための従来方法の一種は、二酸化炭素を吸収剤に吸収させる吸収方法である。ガス源中に他のガス、例えば酸素が存在する場合、該他のガスも化学的および／または物理的に吸収されることがある。これは、アルカノールアミンを吸収剤として使用する場合に当てはまる。 One type of conventional method for recovering carbon dioxide from a gas source is an absorption method in which carbon dioxide is absorbed by an absorbent. If other gases, such as oxygen, are present in the gas source, the other gases may also be chemically and / or physically absorbed. This is true when alkanolamine is used as the absorbent.
先行技術からは、二酸化炭素含有ガス源中にＯ２が存在する場合、該Ｏ２は、吸収手順の際にアルカノールアミン含有吸収剤の中に移行することが良く知られている。その結果、Ｏ２が存在するために、好ましくないアルカノールアミンの分解ならびに腐食の問題が起こるであろう。したがって、吸収剤からＯ２を除去することにより、吸収手順の効率が改良される。 From the prior art, if the O 2 is present in the carbon dioxide-containing gas source, said O 2 are well known to migrate into the alkanolamine-containing absorbing agent during the absorption procedure. As a result, the presence of O 2 will cause undesirable alkanolamine decomposition and corrosion problems. Thus, removing O 2 from the absorbent improves the efficiency of the absorption procedure.
多くの先行技術の文献が、この問題に関連している。欧州特許第１０５９１１０号明細書は、アルカノールアミン吸収性流体を使用して、被吸収物、例えば二酸化炭素を回収する装置を開示しているが、そこでは、吸収剤から被吸収物を分離する前に、装填された吸収剤を２工程加熱手順により加熱し、第一加熱工程の後で、第二加熱工程の前に、装填された吸収剤を脱酸素処理する。脱酸素処理は、減圧により行われる。 Many prior art documents are related to this problem. EP 1059110 discloses an apparatus for recovering an absorbent, for example carbon dioxide, using an alkanolamine absorbing fluid, where it is before separating the absorbent from the absorbent. The loaded absorbent is heated by a two-step heating procedure, and the loaded absorbent is deoxygenated after the first heating step and before the second heating step. The deoxygenation treatment is performed under reduced pressure.
欧州特許第１０６１０４５号明細書には、被吸収物、例えば二酸化炭素を酸素含有混合物から回収する装置が記載されており、そこでは、アルカノールアミン含有吸収流体中で二酸化炭素を濃縮し、酸素を吸収流体から分離し、二酸化炭素を吸収流体から蒸気ストリッピングし、回収する。この装置では、溶解した酸素を含んでなる二酸化炭素含有吸収剤を、酸素補集ガスと向流物質移動接触で通すことにより、酸素を吸収流体から分離する。 EP 1061045 describes an apparatus for recovering an absorbent, for example carbon dioxide, from an oxygen-containing mixture, where carbon dioxide is concentrated in an alkanolamine-containing absorbent fluid to absorb oxygen. Separate from the fluid and recover carbon dioxide by vapor stripping from the absorbing fluid. In this device, oxygen is separated from the absorbing fluid by passing a carbon dioxide-containing absorbent comprising dissolved oxygen in countercurrent mass transfer contact with the oxygen collection gas.
他の場合では、ガス源中に、Ｏ２に加えて、窒素酸化物（ＮＯｘとも呼ばれる）が存在し得る。アルカノールアミンを吸収剤として使用する場合、これらのＮＯｘガスも吸収剤中に化学的および物理的に吸収される。後に続くストリッパー工程で二酸化炭素を吸収剤から分離する時、吸収されたＮＯｘの一部が、ストリッパーから出るガス中に、分解生成物、特にアセトアルデヒド、と共に放出される。ストリッパーから出るガスは、ある量のＮ２およびＯ２をさらに含む。 In other cases, nitrogen oxides (also referred to as NOx) may be present in the gas source in addition to O 2 . When alkanolamine is used as an absorbent, these NOx gases are also chemically and physically absorbed into the absorbent. When carbon dioxide is separated from the absorbent in the subsequent stripper process, some of the absorbed NOx is released along with the decomposition products, particularly acetaldehyde, into the gas exiting the stripper. The gas exiting the stripper further includes a quantity of N 2 and O 2 .
食品用二酸化炭素を製造する場合、または他の、高純度が必要とされる二酸化炭素用途では、必要な純度を得るために、これらの成分をストリッパーから出るガスから下流の装置で除去しなければならない。ＮＯｘ除去に使用できる従来技術としては、ガス洗浄、酸化、吸着、および蒸留が挙げられる。 When producing food-grade carbon dioxide, or in other carbon dioxide applications where high purity is required, these components must be removed from the gas exiting the stripper with downstream equipment to obtain the required purity. Don't be. Conventional techniques that can be used for NOx removal include gas scrubbing, oxidation, adsorption, and distillation.
化学平衡、すなわちＮＯ＋1/2Ｏ２←→ＮＯ２のために、精製手順の際に温度、圧力および／または濃度の変化が起こると、ＮＯｘ組成（ＮＯ、ＮＯ２）が常に変化し、そのために最終生成物中のＮＯｘ含有量を下げることが困難になる。 Because of the chemical equilibrium, ie NO + 1 / 2O 2 ← → NO 2 , when changes in temperature, pressure and / or concentration occur during the purification procedure, the NOx composition (NO, NO 2 ) always changes, and therefore the final It becomes difficult to reduce the NOx content in the product.
そこで、本発明の目的は、窒素酸化物を実質的に含まない高純度二酸化炭素の回収方法を提供することにある。 Then, the objective of this invention is providing the collection | recovery method of the high purity carbon dioxide which does not contain a nitrogen oxide substantially.
本発明者らは、驚くべきことに、吸収カラムとストリッパーとの間にフラッシュカラムを導入することにより、ストリッパーから出るガスのＮＯｘ含有量を著しく低減できることを知見した。 The inventors have surprisingly found that the NOx content of the gas exiting the stripper can be significantly reduced by introducing a flash column between the absorption column and the stripper.
これは、吸収カラムから出る液体の平衡条件を、該液体をフラッシュカラム中に供給する直前に注意深く変化させると、該液体がＯ２およびＮＯｘに関して不飽和になる条件が生じ、その結果、フラッシング手順の際に該ガスが液相から気相の中に移動するためである。このようにして、実質的に全てのＯ２およびＮＯｘの主要部分がフラッシュカラム中で液相から除去され、したがって、ストリッパーには決して到達しない。 This is because if the equilibrium condition of the liquid exiting the absorption column is carefully changed just prior to feeding the liquid into the flash column, a condition will occur where the liquid becomes unsaturated with respect to O 2 and NOx, resulting in a flushing procedure. This is because the gas moves from the liquid phase into the gas phase during the process. In this way, substantially all of the major part of O 2 and NOx is removed from the liquid phase in the flash column and therefore never reaches the stripper.
次の工程で、フラッシュカラムから出る液体はストリッパーカラム中に供給され、そこでガスが吸収剤から分離される。ストリッパーカラムに到達するＯ２の量は非常に低いので、ストリッパーから出るガス中のＯ２濃度は非常に低くなる。そのため、ストリッパーから出るガス中では、化学平衡、すなわちＮＯ＋1/2Ｏ２←→ＮＯ２が、左側に大きく移動され、存在する痕跡量のＮＯｘが主としてＮＯの形態になる。したがって、上記化学平衡の制御のために、高純度二酸化炭素を製造する場合には、該痕跡量のＮＯｘを除去するために必要とされる、さらなる精製手順がはるかに容易になり、コスト的に有利になる。 In the next step, the liquid leaving the flash column is fed into a stripper column where the gas is separated from the absorbent. Since the amount of O 2 reaching the stripper column is very low, the O 2 concentration in the gas exiting the stripper is very low. Therefore, in the gas exiting from the stripper, chemical equilibrium, that is, NO + 1 / 2O 2 ← → NO 2 is largely moved to the left side, and the trace amount of NOx present is mainly in the form of NO. Therefore, when producing high purity carbon dioxide for the control of the chemical equilibrium, the further purification procedure required to remove the trace amounts of NOx is much easier and cost effective. Become advantageous.
本発明は、ある態様において、ガス源から、実質的に窒素酸化物を含まない高純度二酸化炭素を回収する方法に関する。 In one aspect, the present invention relates to a method for recovering high purity carbon dioxide that is substantially free of nitrogen oxides from a gas source.
本発明の方法は、
ａ．二酸化炭素、酸素、および窒素化合物を含んでなるガスを吸収カラム中に供給する工程、
ｂ．該供給ガスを、アルカノールアミン含有吸収剤に吸収させて、該供給ガスを、二酸化炭素が欠乏したガスと二酸化炭素に富んだ液体とに分離する工程、
ｃ．工程ｂで得られた該液体を加圧および加熱して、加圧および加熱された液体を与える工程、
ｄ．フラッシングにより、工程ｃで得られた該液体を、フラッシュカラムから出る、ＮＯｘおよび酸素に富んだガスとＮＯｘおよび酸素が欠乏した液体とに分離する工程、
ｅ．工程ｄで該フラッシュカラムから出る該液体を加圧して、加圧された液体を与える工程、
ｆ．工程ｅで得られた該液体を、ストリッピングにより、二酸化炭素に富んだガスと二酸化炭素が欠乏した液体とに分離する工程、および
ｇ．工程ｆで得られた該ガスを精製して、実質的に窒素酸化物を含まない高純度二酸化炭素を製造する工程
を含んでなる。
The method of the present invention comprises:
a. Supplying a gas comprising carbon dioxide, oxygen, and a nitrogen compound into an absorption column;
b. Absorbing the feed gas into an alkanolamine-containing absorbent and separating the feed gas into a carbon dioxide-deficient gas and a carbon dioxide-rich liquid;
c. Pressurizing and heating the liquid obtained in step b to give a pressurized and heated liquid;
d. Separating the liquid obtained in step c into a NOx and oxygen rich gas and a NOx and oxygen deficient liquid leaving the flash column by flushing;
e. Pressurizing the liquid exiting the flash column in step d to provide a pressurized liquid;
f. Separating the liquid obtained in step e into a carbon dioxide rich gas and a carbon dioxide deficient liquid by stripping; and g. The method includes the step of purifying the gas obtained in step f to produce high-purity carbon dioxide that is substantially free of nitrogen oxides.
原則的に、二酸化炭素、酸素、および窒素化合物を含んでなる、あらゆる種類のガスをこの方法に適用できる。しかし、好ましい実施態様では、供給ガスは煙道ガスである。 In principle, any kind of gas comprising carbon dioxide, oxygen and nitrogen compounds can be applied to the process. However, in a preferred embodiment, the feed gas is flue gas.
吸収工程（工程ｂ）では、アルカノールアミンを含んでなるあらゆる吸収剤を使用することができる。好ましくは、吸収剤中のアルカノールアミンは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンからなる群から選択される。ほとんどの場合、吸収剤は、上記アルカノールアミンの１種の水溶液である。しかし、上記アルカノールアミンの２種類以上を、あらゆる混合比率で含んでなる混合物も、本発明の方法で使用することができる。当業者は、吸収剤の最適な量および組成を決定し、好適な吸収手順を達成することができる。 Any absorbent comprising alkanolamine can be used in the absorption step (step b). Preferably, the alkanolamine in the absorbent is selected from the group consisting of monoethanolamine, diethanolamine, diisopropanolamine, methyldiethanolamine, and triethanolamine. In most cases, the absorbent is one aqueous solution of the alkanolamine. However, mixtures comprising two or more of the above alkanolamines in any mixing ratio can also be used in the method of the present invention. One skilled in the art can determine the optimal amount and composition of the absorbent and achieve a suitable absorption procedure.
次いで、吸収カラムから出る液体を加圧および加熱する。当業者は、そのような処理を容易に行うことができる。 The liquid exiting the absorption column is then pressurized and heated. Those skilled in the art can easily perform such processing.
上記のように、本発明の方法にフラッシング工程（工程ｄ）を導入することにより、ストリッパーから出るガスが、実質的に酸素を含まず、痕跡量の窒素酸化物だけを含むようにすることができる。しかし、この有益な効果を達成するには、フラッシュカラムは、吸収カラムから出る液体流の平衡条件より高いか、またはそれに近い、高い温度および圧力で操作する必要がある。そのような条件下では、フラッシュカラムに入る液体は、不飽和になり、飽和化されていない成分の放出が可能になる。したがって、新しい平衡条件のために、実質的に全てのＯ２およびＮＯｘの主要部分がフラッシュカラムからガス流中で除去され、したがって、ストリッパーカラムには決して到達しない。 As described above, by introducing a flushing step (step d) into the method of the present invention, the gas exiting the stripper is substantially free of oxygen and contains only trace amounts of nitrogen oxides. it can. However, to achieve this beneficial effect, the flash column must be operated at a high temperature and pressure that is at or near the equilibrium conditions of the liquid stream exiting the absorption column. Under such conditions, the liquid entering the flash column becomes unsaturated, allowing the release of unsaturated components. Thus, due to the new equilibrium conditions, substantially all of the major part of O 2 and NOx is removed from the flash column in the gas stream and therefore never reaches the stripper column.
好ましい実施態様では、工程ｃで得られた液体の温度は、７０℃〜１４０℃の範囲内、より好ましくは９０℃〜１２０℃の範囲内、最も好ましくは９５℃〜１１０℃の範囲内であり、該液体の圧力は、０．１バール〜３バールの範囲内、より好ましくは０．２〜２バールの範囲内、最も好ましくは１バール〜２バールの範囲内である。当業者なら、そのような加圧および加熱手順をどのように行うかが分かるであろう。 In a preferred embodiment, the temperature of the liquid obtained in step c is in the range of 70 ° C to 140 ° C, more preferably in the range of 90 ° C to 120 ° C, most preferably in the range of 95 ° C to 110 ° C. The pressure of the liquid is in the range of 0.1 bar to 3 bar, more preferably in the range of 0.2 to 2 bar, most preferably in the range of 1 bar to 2 bar. One skilled in the art will know how to perform such pressurization and heating procedures.
工程ｄで得られた、酸素、窒素化合物、アセトアルデヒド、および所望により他の揮発性有機物質に加えて、大量の二酸化炭素を含んでなるガスは、二酸化炭素の第二の回収手順を行うために、吸収カラムに循環させることができる。あるいは、該ガスは廃棄されてもよい。 In addition to oxygen, nitrogen compounds, acetaldehyde, and optionally other volatile organic materials obtained in step d, the gas comprising a large amount of carbon dioxide is used to perform a second carbon dioxide recovery procedure. Can be circulated through the absorption column. Alternatively, the gas may be discarded.
フラッシュカラムから出る液体は、加圧してからストリッパーカラムに導入する。当業者なら、そのような加圧をどのように行うかが分かるであろう。 The liquid exiting the flash column is pressurized and then introduced into the stripper column. One skilled in the art will know how to perform such pressurization.
ストリッパーカラム中で、フラッシュカラムから来る加圧された液体を、二酸化炭素に富んだガスと二酸化炭素が欠乏した液体とに分離する。上記のように、フラッシュカラム中で酸素および窒素酸化物が除去されるために、Ｏ２およびＮＯｘ含有量は、ストリッパーから出るガス流中では劇的に低下する。ストリッパーから出るガス中のＮＯｘ量が減少し、Ｏ２の量が非常に限られるために、平衡反応、すなわちＮＯ＋1/2Ｏ２←→ＮＯ２は左側に移動し、主としてＮＯを形成する。 In the stripper column, the pressurized liquid coming from the flash column is separated into carbon dioxide rich gas and carbon dioxide deficient liquid. As described above, in order to oxygen and nitrogen oxides are removed in a flash column, O 2 and NOx content is drastically reduced in the gas stream leaving the stripper. Since the amount of NOx in the gas exiting the stripper is reduced and the amount of O 2 is very limited, the equilibrium reaction, ie NO + 1 / 2O 2 ← → NO 2 moves to the left and mainly forms NO.
工程ｆで得られた、主として吸収剤、所望により吸収剤の水溶液を含んでなる液体を、循環させ、工程ｂでガスの吸収に使用したアルカノールアミン含有吸収剤と混合することができる。しかし、吸収カラムに入る前に、該液体の温度および／または圧力の調節が必要になる場合がある。 The liquid obtained in step f, mainly comprising the absorbent, optionally an aqueous solution of the absorbent, can be circulated and mixed with the alkanolamine-containing absorbent used for gas absorption in step b. However, it may be necessary to adjust the temperature and / or pressure of the liquid before entering the absorption column.
本発明の方法では、工程ｇにおけるガスの精製手順を、この分野で公知のあらゆる手順、例えば下流の独立型凝縮装置における不活性分離、または蒸留カラムの併用、により行うことができる。残留ＮＯｘは、液相における吸着技術を使用して除去することもできる。当業者は、ガスの精製および液化を決定し、組み合わせ、最も有用な組合せを得ることができる。 In the method of the present invention, the gas purification procedure in step g can be performed by any procedure known in the art, for example, inert separation in a downstream stand-alone condensing device, or combined use of a distillation column. Residual NOx can also be removed using adsorption techniques in the liquid phase. One skilled in the art can determine and combine gas purification and liquefaction to obtain the most useful combinations.
フラッシュカラムを導入することにより得られる他の利点としては、分解生成物、例えばアセトアルデヒドが、ストリッパーから出るガス中に放出され、下流の装置に必要な純度が下がるのを防止することが挙げられる。さらに、不活性物質、特にＯ２およびＮ２の含有量が減少するので、凝縮から放出されるパージガスの量を低下させることができる。これによってパージに使用される二酸化炭素の量を下げることができるので、二酸化炭素の全体的な回収可能量が増加する。 Another advantage gained by introducing a flash column is that decomposition products, such as acetaldehyde, are released into the gas exiting the stripper and prevent the purity required for downstream equipment from being reduced. In addition, the amount of purge gas released from condensation can be reduced because the content of inert materials, particularly O 2 and N 2 , is reduced. This can reduce the amount of carbon dioxide used for purging, thus increasing the overall recoverable amount of carbon dioxide.
本発明の別の態様は、本発明の方法を高純度二酸化炭素の製造に使用することに関する。二酸化炭素製品の純度は、好ましくは食品用純度であり、したがって、あらゆる種類の食品における成分として使用できる。特に好ましい実施態様では、本発明の方法により製造される二酸化炭素を、ソフトドリンクの成分として使用する。 Another aspect of the invention relates to the use of the process of the invention for the production of high purity carbon dioxide. The purity of the carbon dioxide product is preferably food grade and can therefore be used as an ingredient in any kind of food. In a particularly preferred embodiment, carbon dioxide produced by the process of the present invention is used as a component of a soft drink.
さらに別の態様では、高純度二酸化炭素を回収するためのプラントが提供される。そのようなプラントは、ガス出口および液体出口を有する吸収カラムを備えてなり、該液体出口は、ガス出口および液体出口を有するフラッシュカラムに接続され、該液体出口は、ガス出口および液体出口を有するストリッパーカラムに接続され、該ガス出口は、該ストリッパーカラムから出る該ガスをさらに精製するための装置に接続されてなる。 In yet another aspect, a plant for recovering high purity carbon dioxide is provided. Such a plant comprises an absorption column having a gas outlet and a liquid outlet, the liquid outlet being connected to a flash column having a gas outlet and a liquid outlet, the liquid outlet having a gas outlet and a liquid outlet. Connected to a stripper column, the gas outlet is connected to an apparatus for further purifying the gas exiting the stripper column.
使用される吸収カラムは、この分野で公知の、ガス状二酸化炭素を、アルカノールアミン含有吸収剤中に吸収させるのに好適な、どのようなカラムでもよい。使用されるのに好適な吸収カラムの例は、内装物または物質移動素子、例えばトレイまたは不規則なもしくは構造化された充填物を含むカラムである。 The absorption column used may be any column known in the art that is suitable for absorbing gaseous carbon dioxide into an alkanolamine-containing absorbent. Examples of absorption columns suitable for use are interior or mass transfer elements such as trays or columns containing irregular or structured packing.
フラッシュカラムは、この分野で公知の、どのような種類のフラッシュ蒸留カラムでもよい。好適なフラッシュカラムの例は、内装物または物質移動素子、例えばトレイまたは不規則なもしくは構造化された充填物を含むカラムである。当業者なら、好ましい結果を得るのに、一基以上の高圧フラッシュ蒸留カラムもしくは一基以上の低圧蒸留カラムまたはそれらの組合せが必要になるかを容易に決定することができる。当業者なら、ただ１基のカラムのみを使用することにより、または直列もしくは並列に接続された２基以上のカラムを使用することにより、所望の結果を最も効果的に達成できるかを決定することができる。 The flash column can be any type of flash distillation column known in the art. Examples of suitable flash columns are interior or mass transfer elements such as trays or columns containing irregular or structured packing. One skilled in the art can readily determine whether one or more high pressure flash distillation columns or one or more low pressure distillation columns or combinations thereof are required to obtain favorable results. A person skilled in the art determines whether the desired result can be achieved most effectively by using only one column or by using two or more columns connected in series or in parallel. Can do.
本プラントに使用されるストリッパーカラムは、この分野で公知の、どのような充填カラムでもよい。好適なストリッパーカラムの例は、内装物または物質移動素子、例えばトレイまたは不規則なもしくは構造化された充填物を含むカラムである。 The stripper column used in the plant can be any packed column known in the art. Examples of suitable stripper columns are interior or mass transfer elements such as trays or columns containing irregular or structured packing.
ストリッパーから出るガスをさらに精製するための装置は、この分野で公知のどのような型および組合せの装置でもよい。 The device for further purifying the gas exiting the stripper can be any type and combination of devices known in the art.
好ましい実施態様では、フラッシュカラムのガス出口は吸収カラムに接続されている。この配置により、フラッシュカラムから出るガスを、吸収カラムに循環させることができる。この循環には、フラッシング工程の際に液相から気相に送られた、したがって、そうでなければ失われていたであろう二酸化炭素を回収するための第二の工程を提供するという有益な効果がある。 In a preferred embodiment, the gas outlet of the flash column is connected to the absorption column. With this arrangement, the gas exiting the flash column can be circulated to the absorption column. This circulation is beneficial in that it provides a second step to recover the carbon dioxide that was sent from the liquid phase to the gas phase during the flushing step, and would otherwise have been lost. effective.
別の好ましい実施態様では、ストリッパーカラムの液体出口が吸収カラムに接続されており、これによって、ストリッパーカラムから出る液体を循環させることができる。この循環の有益な効果は、廃棄されていた可能性がある吸収剤を再使用できることである。 In another preferred embodiment, the liquid outlet of the stripper column is connected to the absorption column so that the liquid leaving the stripper column can be circulated. The beneficial effect of this circulation is that the absorbent, which may have been discarded, can be reused.
それぞれの流れの、物質流、化学組成、温度、および圧力が既知である場合に、プラントの最も有用な操作様式を得るために、プラントの上記装置のそれぞれの数およびサイズを計算することは、当業者の標準的な手順の中にある。 To obtain the most useful mode of operation of the plant, where the material flow, chemical composition, temperature, and pressure of each stream are known, calculating the number and size of each of the above equipment in the plant is Within standard procedures of those skilled in the art.
該装置のそれぞれに好適な材料を選択する場合、処理すべきガスおよび液体の温度、圧力、ならびに化学的および物理的特性を特に考慮しなければならない。しかし、そのような考慮は、当業者の知識の範囲内である。 When selecting suitable materials for each of the devices, particular consideration must be given to the temperature, pressure, and chemical and physical properties of the gas and liquid to be treated. However, such considerations are within the knowledge of those skilled in the art.
さらに、当業者は、プロセスパラメータの選択および制御が、プラントに入るガスの化学組成ならびに本方法の各工程におけるガスおよび液体の化学組成および物理的状態によって異なることを容易に理解できる。加熱および冷却用のエネルギー消費を最少に抑えるための熱交換機の数およびサイズを決定するための計算は、当業者の標準的な手順である。また、ガスおよび液体流の圧力を増加または低下させるための装置の選択も、当業者の仕事の範囲内である。 Furthermore, one skilled in the art can readily appreciate that the selection and control of process parameters depends on the chemical composition of the gas entering the plant and the chemical composition and physical state of the gas and liquid at each step of the process. Calculations to determine the number and size of heat exchangers to minimize energy consumption for heating and cooling are standard procedures for those skilled in the art. The selection of devices for increasing or decreasing the pressure of gas and liquid streams is also within the work of those skilled in the art.
以下に、現在最も好ましい実施態様および図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。該図面は、本発明のＣＯ２回収に関するフローダイアグラムを模式的に示す。 In the following, the present invention will be described in more detail with reference to the presently most preferred embodiment and the drawings. The drawing schematically shows a flow diagram for CO 2 capture of the present invention.
重要な化学成分の圧力および温度ならびに組成に関するデータは、下記の表に示す。圧力は全て総圧で示す。百分率およびｐｐｍ規格は、全てモル比率に基づく。 Data regarding pressure and temperature and composition of important chemical components are shown in the table below. All pressures are shown as total pressure. All percentages and ppm specifications are based on molar ratios.
プラントに供給されるガスＧ１は、ＣＯ２１１．６％、Ｏ２３．４％、ＮＯ２１０ｐｐｍ、およびＮＯ１００ｐｐｍを含んでなる煙道ガスである。このガスは、吸収カラムＡ１に温度４２℃および圧力１．０２バールで入る。供給ガスの他の主要成分は、Ｎ２７７．３％、およびＨ２Ｏ７．７％である。 The gas G1 supplied to the plant is a flue gas comprising 11.6% CO 2 , 3.4% O 2 , 10 ppm NO 2 and 100 ppm NO. This gas enters absorption column A1 at a temperature of 42 ° C. and a pressure of 1.02 bar. Another major component of the feed gas, N 2 77.3%, and a H 2 O7.7%.
吸収カラムＡ１では、供給ガスＧ１が、ストリッパーカラムＡ２から循環される液体Ｌ５と混合される。吸収剤としては、モノエタノールアミンの水溶液が使用される。吸収カラムＡ１から出るガス流Ｇ２は、温度４７℃および圧力１．０２バールを有し、ＣＯ２０．９％、Ｏ２３．８％、ＮＯ２０．１ｐｐｍ、およびＮＯ１１９ｐｐｍを含んでなる。他の主要成分は、ガスＧ２中に８５％存在するＮ２である。 In the absorption column A1, the supply gas G1 is mixed with the liquid L5 circulated from the stripper column A2. As the absorbent, an aqueous solution of monoethanolamine is used. The gas stream G2 leaving the absorption column A1 has a temperature of 47 ° C. and a pressure of 1.02 bar, and comprises CO 2 0.9%, O 2 3.8%, NO 2 0.1 ppm, and NO 119 ppm. The other main component is N 2 present in 85% of the gas G2.
吸収カラムＡ１から出る液体流Ｌ１は、モノエタノールアミンの水溶液を含んでなる。Ｏ２、ＮＯ２、およびＮＯの含有量は、それぞれ０．４ｐｐｍ、０．７ｐｐｍ、および０．１ｐｐｍである。吸収カラムＡ１から出る時、液体流Ｌ１は、温度５０℃および圧力１．０２バールを有する。しかし、液体Ｌ２としてフラッシュカラムＡ３に入る前に、温度は９５℃に増加し、圧力は２バールに増加する。 The liquid stream L1 leaving the absorption column A1 comprises an aqueous solution of monoethanolamine. The contents of O 2 , NO 2 , and NO are 0.4 ppm, 0.7 ppm, and 0.1 ppm, respectively. When leaving the absorption column A1, the liquid stream L1 has a temperature of 50 ° C. and a pressure of 1.02 bar. However, before entering flash column A3 as liquid L2, the temperature increases to 95 ° C. and the pressure increases to 2 bar.
フラッシュカラムＡ３で、液体Ｌ２は、ガス流Ｇ３と液体流とに分離され、両方共、温度９１℃および圧力１．１バールでフラッシュカラムＡ３から出る。フラッシュカラムＡ３から出るガス流Ｇ３は、ＣＯ２３４．８％、Ｏ２０．４２％、ＮＯ１０７ｐｐｍ、およびＮＯ２１ｐｐｍを含んでなる。他の成分、例えばＨ２Ｏ、アセトアルデヒド、および揮発性有機物質もガスＧ３中に存在する。図に示される特別な実施態様では、ガス流Ｇ３は、吸収カラムＡ１に循環されない。フラッシュカラムＡ３から出る液体の主要成分は、モノエタノールアミンの水溶液である。 In flash column A3, liquid L2 is separated into gas stream G3 and liquid stream, both exiting flash column A3 at a temperature of 91 ° C. and a pressure of 1.1 bar. Gas stream G3 leaving the flash column A3 is, CO 2 34.8%, O 2 0.42%, comprising NO107ppm, and NO 2 1 ppm. Other components such as H 2 O, acetaldehyde, and volatile organic materials are also present in the gas G3. In the particular embodiment shown in the figure, the gas stream G3 is not circulated to the absorption column A1. The main component of the liquid leaving the flash column A3 is an aqueous solution of monoethanolamine.
次いで、フラッシュカラムＡ３から出る液体流の圧力は、ストリッパーカラムＡ２に入る直前に３バールに増加される。 The pressure of the liquid stream leaving the flash column A3 is then increased to 3 bar just before entering the stripper column A2.
ストリッパーカラムＡ２で、液体Ｌ３は、ガス流Ｇ４と液体流とに分離される。液体流Ｌ４は、温度１１２℃および圧力２バールを有し、ＣＯ２、Ｏ２、ＮＯ２、およびＮＯの含有量は検出不能である。図に示される実施態様では、液体流Ｌ４は、吸収カラムＡ１に液体流Ｌ５として循環される。しかし、吸収カラムＡ１に入る前に、液体流Ｌ５の温度は４０℃に低下する。 In the stripper column A2, the liquid L3 is separated into a gas stream G4 and a liquid stream. The liquid stream L4 has a temperature of 112 ° C. and a pressure of 2 bar, and the contents of CO 2 , O 2 , NO 2 and NO are not detectable. In the embodiment shown in the figure, the liquid stream L4 is circulated as a liquid stream L5 in the absorption column A1. However, before entering the absorption column A1, the temperature of the liquid stream L5 drops to 40 ° C.
ガス流Ｇ４は、温度４５℃および圧力１．２バールでストリッパーを出て、ＣＯ２９２．９％およびＯ２３ｐｐｍを含んでなる。 The gas stream G4 exits the stripper at a temperature of 45 ° C. and a pressure of 1.2 bar and comprises 92.9% CO 2 and 3 ppm O 2 .
ストリッパーカラムＡ２から出るガス流は、次いで、精製および液化装置に入る。実質的に窒素酸化物を含まない高純度二酸化炭素の製品流は、温度−２６℃および圧力１６バールでプラントを出る。 The gas stream leaving stripper column A2 then enters the purification and liquefaction unit. A product stream of high purity carbon dioxide substantially free of nitrogen oxides exits the plant at a temperature of -26 ° C and a pressure of 16 bar.
Claims (10)
ａ．二酸化炭素、酸素、および窒素化合物を含んでなるガス（Ｇ１）を吸収カラム（Ａ１）中に供給する工程、
ｂ．前記ガス（Ｇ１）を、アルカノールアミン含有吸収剤に吸収させて、前記ガス（Ｇ１）を、二酸化炭素が欠乏したガス（Ｇ２）と二酸化炭素に富んだ液体（Ｌ１）とに分離する工程、
ｃ．工程ｂで得られた前記液体（Ｌ１）を加圧および加熱して、液体（Ｌ２）を与える工程、
ｄ．フラッシングにより、工程ｃで得られた前記液体（Ｌ２）を、フラッシュカラム（Ａ３）から出る、ＮＯｘおよび酸素に富んだガス（Ｇ３）とＮＯｘおよび酸素が欠乏した液体とに分離する工程、
ｅ．工程ｄで前記フラッシュカラム（Ａ３）から出る前記液体を加圧して、液体（Ｌ３）を与える工程、
ｆ．工程ｅで得られた前記液体（Ｌ３）を、ストリッピングにより、二酸化炭素に富んだガス（Ｇ４）と二酸化炭素が欠乏した液体（Ｌ４）とに分離する工程、および
ｇ．工程ｆで得られた前記ガス（Ｇ４）を精製して、実質的に窒素酸化物を含まない高純度二酸化炭素を製造する工程
を含んでなる、方法。 A method for recovering high purity carbon dioxide from a gas source,
a. Supplying a gas (G1) comprising carbon dioxide, oxygen, and a nitrogen compound into the absorption column (A1);
b. Absorbing the gas (G1) in an alkanolamine-containing absorbent and separating the gas (G1) into a carbon-deficient gas (G2) and a carbon dioxide-rich liquid (L1);
c. Pressurizing and heating the liquid (L1) obtained in step b to give a liquid (L2);
d. Separating the liquid (L2) obtained in step c into a gas rich in NOx and oxygen (G3) exiting from the flash column (A3) and a liquid depleted in NOx and oxygen by flushing;
e. Pressurizing the liquid exiting the flash column (A3) in step d to provide liquid (L3);
f. Separating the liquid (L3) obtained in step e into a carbon dioxide rich gas (G4) and a carbon dioxide deficient liquid (L4) by stripping; and g. A method comprising the step of purifying the gas (G4) obtained in step f to produce high-purity carbon dioxide substantially free of nitrogen oxides.
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